[发明专利]一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法

权利要求书

1.一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的测定方法，该方法基于实验室自动测定矿岩散体孔隙度装置，所述该装置包括：实验箱体(1)、监测机构(2)和控制系统(3)，所述实验箱体(1)包括壳体(11)，在壳体(11)内设置有底座(12)，在底座(12)上设置有内胆(13)，所述内胆(13)为一体成型结构，在内胆(13)上方设置有内胆盖(14)，内胆盖(14)通过电动推杆(15)设置在壳体(11)上，内胆盖(14)可在电动推杆(15)推动下进入内胆(13)内腔、形成密闭空间，所述电动推杆(15)行程与内胆(13)深度一致，在内胆盖(14)上设置有自吸水泵(16)、注水管(17)和控制注水管(17)的电磁阀(18)，在所述内胆(13)侧壁外部设置有烘干装置(19)，所述烘干装置(19)选用加热丝或者加热盘，设置在内胆(13)的左、右两侧，与内胆(13)相对应，所述监测机构(2)包括称重传感器(21)、温度传感器(26)、电位计(22)、编码器(23)、液位开关(24)、控制仪表(25)，称重传感器(21)和温度传感器(26)设置于底座(12)，电位计(22)和编码器(23)设置在电动推杆(15)上，液位开关(24)设置于内胆盖(14)的下表面，所述控制系统(3)包括可编程逻辑控制器(31)、交换机(32)、计算机(33)；可编程逻辑控制器(31)通过交换机(32)与计算机(33)相连，所述电动推杆(15)、自吸水泵(16)、电磁阀(18)及烘干装置(19)的输入端与可编程逻辑控制器(31)的输出端相连，所述电位计(22)、液位开关(24)的输出端与可编程逻辑控制器(31)的输入端相连，称重传感器(21)、温度传感器(26)及编码器(23)通过控制仪表(25)与可编程逻辑控制器(31)相连，在所述烘干装置(19)与壳体(11)侧壁之间设置有隔热层，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：将注水管(17)与水源连通，接通总电源并启动，检测各部件运行状况是否正常，若有部件运行状况异常，则进行维修，若工作状态都正常，再查看控制仪表(25)显示数值是否为零，若不是，归零处理；

步骤二：在计算机(33)上输入预定的称重传感器信号稳定时间阈值t、液位开关阈值a、温度传感器的温度阈值T、内胆底面积s及内胆高度H；

步骤三：取出内胆(13)，在内胆(13)中加入待测散体，并将散体的上表面铺平，将内胆(13)归位，计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)开启烘干装置(19)，可编程逻辑控制器(31)同时监测称重传感器(21)的数值，若所述数值维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t，则关闭烘干装置(19)，自然冷却散体，同时可编程逻辑控制器(31)监测温度传感器(26)的温度值变化；

步骤四：当可编程逻辑控制器(31)监测温度传感器(26)的温度值达到步骤二中所述的温度阈值T时，计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)控制电动推杆(15)驱动内胆盖(14)向下运行，当内胆盖(14)触及内胆(13)中的散体上表面时，电位计(22)令电动推杆(15)停止运行，编码器(23)将电动推杆的行程L输送给可编程逻辑控制器(31)，并由计算机(33)记录；

通过公式h＝H-L，其中h为散体高度，H为内胆高度，L为电动推杆的行程，得出散体高度h，并显示于控制仪表(25)；

步骤五：计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)开启电磁阀(18)，水源通过注水管(17)向内胆(13)中注入水，当内胆(13)中的水面触及液位开关(24)时，液位开关(24)传递信号给可编程逻辑控制器(31)，可编程逻辑控制器(31)关闭电磁阀(18)，散体吸水后，水面下降，当水面下降距离达到液位开关阈值a时，液位开关(24)传递信号给可编程逻辑控制器(31)，可编程逻辑控制器(31)开启电磁阀(18)补水，水面触及液位开关(24)时，可编程逻辑控制器(31)再次关闭电磁阀(18)，散体吸水后，水面下降，当下降距离达到液位开关阈值a时，液位开关(24)传递信号给可编程逻辑控制器(31)，可编程逻辑控制器(31)开启电磁阀(18)补水，此过程循环数次，直至水面不再下降，即散体吸水饱和，同时称重传感器(21)的信号维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t时，计算机(33)记录内胆中散体和水的总重量值G₁，并显示于控制仪表(25)；

步骤六：计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)开启自吸水泵(16)，抽出内胆(13)中散体吸水饱和后多余的水，当称重传感器(21)的信号维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t时，可编程逻辑控制器(31)关闭自吸水泵(16)，计算机(33)记录散体吸水饱和后的重量G₂，并显示于控制仪表(25)；

第七步：通过公式得出所测散体的孔隙率，并显示于控制仪表(25)；

式中：n为散体孔隙率，g为重力加速度，ρ_水为水的密度；

第八步：保存实验数据，电动推杆(15)升起内胆盖(14)，取出内胆(13)，倒掉散体，清洗内胆，放回壳体(11)内，准备下一组实验或者关闭实验系统。

2.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的测定方法，其特征在于，所述步骤二中称重传感器信号稳定时间阈值t为2min-10min，液位开关阈值a为0mm-1mm，温度传感器的温度阈值T为当时当地的室温。